實驗一ttl集成邏輯門的參數(shù)測試 - 觸發(fā)器及其應(yīng)用

1、實驗七 觸發(fā)器及其應(yīng)用一、實驗?zāi)康?、了解觸發(fā)器構(gòu)成方法和工作原理。2、熟悉各類觸發(fā)器的功能和特性。3、熟悉觸發(fā)器之間相互轉(zhuǎn)換的方法。4、掌握和熟練的應(yīng)用各種集成觸發(fā)器。5、學(xué)習(xí)簡單時序邏輯電路的分析和檢驗方法。二、實驗原理觸發(fā)器是一個具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲器件，是組成時序電路的最基本單元，也是數(shù)字電路中另一種重要的單元電路，它在數(shù)字系統(tǒng)和計算機中有著廣泛的應(yīng)用。觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，用以表示邏輯狀態(tài)“1”和“0”，在一定的外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。觸發(fā)器有集成觸發(fā)器和門電路組成的觸發(fā)器。按其邏輯功能分，有R-S觸發(fā)器，JK觸發(fā)器，D觸發(fā)器，T觸發(fā)器，T觸

2、發(fā)器等。1、集成觸發(fā)器（1）集成D觸發(fā)器在輸入信號為單端的情況下，D觸發(fā)器用起來最為方便，其狀態(tài)方程為：Qn+1 = D，輸出狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的上升沿，故又稱為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時鐘到來前D端的狀態(tài)，D觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)字信號的寄存，移位寄存，分頻和波形發(fā)生等。表3.7.1 74LS74功能表74LS74是上升沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器，其引腳排列見圖。74LS74的邏輯功能表見表。輸 入輸 出DDCPDQn1n10110100100111101100111Qnn圖引腳排列注： 任意態(tài) 高到低電平跳變 低到高電平跳變Qn（Qn ） 現(xiàn)態(tài) Qn+1（Qn+1 ）

3、 次態(tài) 不定態(tài)（2）集成JK觸發(fā)器在輸入信號為雙端的情況下，JK觸發(fā)器是功能完善、使用靈活和通用性較強的一種觸發(fā)器。雙下降沿JK觸發(fā)器74LS112，在時鐘脈沖CP的后沿（負(fù)跳變）發(fā)生翻轉(zhuǎn)，它具有置0、置1、計數(shù)和保持功能。74LS112引腳排列如圖。功能如表所示。 JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為J和K是數(shù)據(jù)輸入端，是觸發(fā)器狀態(tài)更新的依據(jù)，若J、K有兩個或兩個以上輸入端時，組成“與”的關(guān)系。Q與為兩個互補輸出端。通常把 Q0、的狀態(tài)定為觸發(fā)器“0”狀態(tài)；而把Q1、定為“1”狀態(tài)。JK觸發(fā)器常被用作緩沖存儲器，移位寄存器和表3.7.2 74LS112功能表計數(shù)器。輸 入輸 出DDCPJKQn+1n+10

4、1101001001100Qnn1110101101011111nQn11Qnn圖引腳排列JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器一般都有異步置位、復(fù)位端，作用是預(yù)置觸發(fā)器初態(tài)。當(dāng)不使用時，必須接高電平（或接到電源+5V上），不允許懸空，否則容易引入干擾信號，使觸發(fā)器誤動作。（3）T觸發(fā)器和T觸發(fā)器T觸發(fā)器具有計數(shù)和保持功能，T觸發(fā)器具有計數(shù)功能，它們可以通過D觸發(fā)器或JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)。D觸發(fā)器的D端與端相連即構(gòu)成T觸發(fā)器，在時鐘脈沖CP的前沿（正跳變）發(fā)生翻轉(zhuǎn)。利用下降沿JK觸發(fā)器在其JK兩端都接1時即成為T觸發(fā)器，在時鐘脈沖CP的后沿（負(fù)跳變）發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 2、觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換表3.7.3 觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換

5、表在集成觸發(fā)器的產(chǎn)品中，每一種觸發(fā)器都有自己固定的邏輯功能。但可以利用轉(zhuǎn)換的方法獲得具有其它功能的觸發(fā)器。即要用一種類型觸發(fā)器代替另一種類型觸發(fā)器，這就需要進(jìn)行觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換方法見表。原觸發(fā)器轉(zhuǎn) 換 成T觸發(fā)器T觸發(fā)器D觸發(fā)器JK觸發(fā)器RS觸發(fā)器D觸發(fā)器JK觸發(fā)器J=S，K=R約束條件：SR=0RS觸發(fā)器 4、觸發(fā)器的應(yīng)用（1）用觸發(fā)器組成計數(shù)器。觸發(fā)器具有0和1兩種狀態(tài)，因此用一個觸發(fā)器就可以表示一位二進(jìn)制數(shù)。如果把n個觸發(fā)器串起來，就可以表示n位二進(jìn)制數(shù)。對于十進(jìn)制計數(shù)器，它的十個數(shù)碼要求有十個狀態(tài)，要用四位二進(jìn)制數(shù)來構(gòu)成。如圖是由D觸發(fā)器組成的四位異步二進(jìn)制加法計數(shù)器。C11DC

6、11DC11DC11DCPRDSDQ0Q1Q2Q3FF0FF1FF2FF3圖 D觸發(fā)器組成的四位異步二進(jìn)制加法計數(shù)器（2）用觸發(fā)器組成移位寄存器。不論哪種觸發(fā)器都有兩個互相對立的狀態(tài)“1”和“0”，而且在觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)之后，都能保持原狀態(tài)，所以可把觸發(fā)器看作一個能存一位二進(jìn)制數(shù)的存儲單元，又由于它只是用于暫時存儲信息，故稱為寄存器。以移位寄存器為例，它是一種由觸發(fā)器鏈形連接構(gòu)成同步時序電路，每個觸發(fā)器的輸出連到下一級觸發(fā)器的控制輸入端，在時鐘脈沖的作用下，將存儲在移位寄存器中的信息逐位地左移或右移。下面是一種由D觸發(fā)器構(gòu)成的單向移位寄存器，如圖所示?？砂研盘枏拇攵溯斎耄跁r鐘脈沖CP的作用下，按

7、高位先入、低位后入的順序進(jìn)行。這種電路有兩種輸出方式，即串出和并出，取輸出位置是不一樣的，應(yīng)特別注意。CPRDSDFF0FF1FF2FF31DC11DC11DC11DC1串入串出并出圖 用D觸發(fā)器構(gòu)成的單向移位寄存器三、實驗儀器與器材1、THD-4型數(shù)字電路實驗箱2、GOS-620示波器3、器材：74LS112 雙下降沿JK觸發(fā)器 74LS74 雙上升沿D觸發(fā)器四、實驗內(nèi)容與步驟1、集成JK觸發(fā)器的邏輯功能測試（1）測試D 、D的復(fù)位、置位功能在雙下降沿JK觸發(fā)器74LS112上任取一只JK觸發(fā)器，D、D、J、K端接邏輯開關(guān)輸出插口，CP端接單次脈沖源，Q、端接至邏輯電平顯示輸入插口。要求改變

8、D，D（J、K、CP處于任意狀態(tài)），并在D0（D1）或D0（D1）作用期間任意改變J、K及CP的狀態(tài)，觀察Q、狀態(tài)。自擬表格并記錄之。 （2）測試JK觸發(fā)器的邏輯功能測試按表的要求改變J、K、CP端狀態(tài)，觀察Q、狀態(tài)變化，觀察觸發(fā)器狀態(tài)更新是否發(fā)生在CP脈沖的下降沿（即CP由10），記錄之。 （3）將JK觸發(fā)器的J、K端連在一起，構(gòu)成T觸發(fā)器。在CP端輸入1HZ連續(xù)脈沖，觀察Q端的變化。在CP端輸入1KHZ連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀察CP、Q、端波形，注意相位關(guān)系，描繪之。 表 JK觸發(fā)器的邏輯功能測試表 J KCP表3.7.5 D觸發(fā)器的邏輯功能測試表Qn1Qn0Qn10 001100 101

9、101 001101 10110DCPQn1Qn0Qn100110101102、集成D觸發(fā)器的邏輯功能測試 （1）測試D 、D的復(fù)位、置位功能測試方法同實驗內(nèi)容1、（1），自擬表格記錄。 （2）測試D觸發(fā)器的邏輯功能按表要求進(jìn)行測試，并觀察觸發(fā)器狀態(tài)更新是否發(fā)生在CP脈沖的上升沿（即由01），記錄之。 （3）將D觸發(fā)器的端與D端相連接，構(gòu)成T觸發(fā)器。 測試方法同實驗內(nèi)容1、（3），記錄之。3、觸發(fā)器的應(yīng)用（1）用觸發(fā)器組成雙相時鐘脈沖電路用JK觸發(fā)器及與非門構(gòu)成的雙相時鐘脈沖電路如圖所示，此電路是用來將時鐘脈沖CP轉(zhuǎn)換成兩相時鐘脈沖CPA及CPB，其頻率相同、相位不同。分析電路工作原理，并按圖

10、所示電路在實驗箱上接線，用雙蹤示波器同時觀察CP、CPA；CP、CPB及CPA、CPB波形，并描繪之。 圖 雙相時鐘脈沖電路（2）用觸發(fā)器組成計數(shù)器按圖所示電路，用Multisim8進(jìn)行仿真，分析仿真結(jié)果。并按圖6.3所示電路在實驗箱上接線，首先將Q3Q2Q1Q0置成0000，然后依次加入16個CP脈沖，將觀察到的Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)填入自擬表格中，說明其功能。（3）用觸發(fā)器組成數(shù)值比較器如圖用JK觸發(fā)器組成的電路。在Cr端執(zhí)行清“0”后，串行送入A和B兩數(shù)（先送高位），輸出端即可表明兩數(shù)A、B的大小。將觀察結(jié)果記入表中。說明功能。JC1K JC1K 111Y（AB）Y（A=B）Y（AB）CrABCPQQQQRDRD圖 用JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)值比較器 表 用JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)值比較器測試表輸 入輸 出Cr A B CPY（AB） Y（A=B） Y（AB）1 0 0 1